Сравнение свойств керамики из нитрида алюминия и карбида кремния

---

Керамика из нитрида алюминия (AlN) и карбидокремниевая керамика (SiC) - это высокоэффективные инженерные керамические материалы, широко используемые в таких областях, как электроника, полупроводники и машиностроение. Каждый из них обладает преимуществами в теплопроводности, твердости, электрических свойствах, химической стабильности и подходит для различных сценариев применения.

1、 Тепловые свойства
-Теплопроводность:
-Керамика из нитрида алюминия: обладает высокой теплопроводностью - до 170-260 Вт/м - К. Благодаря этой характеристике она отлично подходит для управления теплоотводом в мощных электронных устройствах.
-Керамика из карбида кремния: Монокристаллический карбид кремния обладает высокой теплопроводностью, достигающей 120-150 Вт/м - К, но в поликристаллическом виде его теплопроводность значительно снижается.
-Коэффициент теплового расширения:
-Керамика из нитрида алюминия: Коэффициент теплового расширения составляет 4,5 × 10 -⁶/℃, что аналогично кремнию (3,5-4 × 10 -⁶/℃), что позволяет снизить тепловое напряжение в полупроводниковой упаковке.
-Керамика из карбида кремния: обладает относительно высоким коэффициентом теплового расширения и плохо совместима с кремнием.

2、 Механическая производительность
-Твердость:
-Керамика из нитрида алюминия: Твердость по шкале Мооса составляет 7-8, что относительно высоко, но ниже, чем у карбида кремния.
-Керамика из карбида кремния: Твердость по шкале Мооса достигает 9,2-9,3, уступая только алмазу и кубическому нитриду бора, и обладает чрезвычайно высокой износостойкостью.
-Интенсивность:
-Керамика из нитрида алюминия: прочность на изгиб 470 МПа и прочность на сжатие 2100 МПа обеспечивают высокую механическую прочность.
-Керамика из карбида кремния: Прочность на изгиб и сжатие обычно выше, чем у керамики из нитрида алюминия.

3、 Электрические характеристики
-Диэлектрическая проницаемость:
-Керамика из нитрида алюминия: с диэлектрической проницаемостью 8,38 и низкими диэлектрическими потерями подходит для высокочастотных применений.
-Керамика из карбида кремния: диэлектрическая проницаемость до 40, не подходит для высокочастотных применений.
-Изоляционные характеристики:
-Керамика из нитрида алюминия: обладает превосходными электроизоляционными свойствами, с объемным удельным сопротивлением 2,75 × 10 ¹⁴Ω- см, и может поддерживать стабильные изоляционные характеристики в условиях высокой температуры и повышенной влажности.
-Керамика из карбида кремния: обладает полупроводниковыми свойствами и не подходит для использования в качестве изоляционных материалов.

4、 Химическая стабильность
-Устойчивость к коррозии:
-Керамика из нитрида алюминия: обладает превосходной коррозионной стойкостью к большинству кислотно-основных растворов и химических газов.
-Керамика из карбида кремния: обладает высокой химической стабильностью, но ее устойчивость к некоторым сильным кислотам и щелочам не так высока, как у нитрида алюминия.

5、 Сценарии применения
-Керамика из нитрида алюминия:
-Подходит для теплоотводящих подложек мощных электронных устройств.
-Широко используется в полупроводниковой упаковке, оптоэлектронных устройствах, высокочастотных схемах и других областях.
-Благодаря совпадению коэффициента теплового расширения с кремнием, он широко используется в производстве полупроводников.
-Керамика из карбида кремния:
-Подходит для использования в средах с высокой износостойкостью, таких как режущие инструменты, шлифовальные инструменты и механические компоненты.
-Благодаря высокой теплопроводности он может использоваться в качестве теплоотвода для электронных устройств.
-Отличные характеристики в высокотемпературных средах, обычно используется в термобарьерных покрытиях и высокотемпературных структурных компонентах.

Керамика из нитрида алюминия и керамика из карбида кремния имеют свои преимущества, и выбор материала зависит от конкретных требований к применению.
-Если требуется высокая теплопроводность, низкая диэлектрическая проницаемость и хорошие изоляционные характеристики, лучше выбрать керамику из нитрида алюминия.
-Если требуется высокая твердость, высокая износостойкость и высокая теплопроводность, то лучше использовать керамику из карбида кремния.

В практическом применении для достижения наилучшего эффекта от использования необходимо сбалансировать комплексные характеристики и стоимость материалов.